近藤(Kondo)晶格描述了一類周期性局域磁矩與巡游電子相互作用的材料,展現(xiàn)出重費米子超導、量子臨界行為、奇異金屬態(tài)等新奇物理現(xiàn)象,是凝聚態(tài)物理的重要研究對象。在一般Kondo晶格材料中,重費米子由f電子與巡游電子散射形成,在費米面附近產生Kondo共振平帶。近期有理論提出空間更為擴展的d電子可以通過moire或幾何阻挫的方式形成費米面附近的平帶。目前,通過moire途徑構造Kondo晶格已在WSe2/MoTe2異質結中實現(xiàn),而以阻挫方式構建Kondo晶格的材料體系尚處空缺。籠目(Kagome)晶格是一種被廣泛研究的阻挫體系,此前的研究發(fā)現(xiàn),強關聯(lián)的Kagome材料基態(tài)往往是Mott絕緣體(如Nb3Cl8),而弱關聯(lián)的Kagome金屬的阻錯平帶往往遠離費米面(如CsV3Sb5)。
近期,中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心先進材料與結構分析實驗室陳小龍團隊的博士后宋伯欽在應天平特聘研究員、陳小龍研究員指導下與超導國家重點實驗室趙林研究員以及南京大學于順利教授合作,發(fā)現(xiàn)了一種新型Kagome晶格材料CsCr6Sb6。研究發(fā)現(xiàn)其費米面完全由平帶構成,帶寬僅為40 meV,其電子幾乎完全來自Cr的3d軌道。進一步實驗表明其電阻在低溫下出現(xiàn)了類似Kondo的行為,比熱測量發(fā)現(xiàn)其有效質量為60 m0,為同構材料CsCr6Sb6的100倍,屬于重費米子體系。更有趣的是,團隊通過維度調控,發(fā)現(xiàn)CsCr6Sb6在減薄后出現(xiàn)了體材料中缺失的反常霍爾效應,與其他二維磁性材料的維度演化規(guī)律截然相反。該工作為探索阻挫平帶驅動的關聯(lián)物理提供了一個理想的研究體系。
圖:a. CsCr6Sb6的晶格結構和晶體光學照片;b. 費米面附近的平帶結構;c. Kondo電阻率行為;d. 有效質量與其他關聯(lián)體系對比;e. 維度調控下出現(xiàn)的反?;魻栯娮?;f. CsCr6Sb6維度調控下的相圖。
以上成果以“Realization of Kagome Kondo lattice”為題發(fā)表在Nat. Commun.16, 5643 (2025)。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和中國科學院的支持。宋伯欽博士、解于洋博士生、李偉健博士為本文的共同一作,參與本工作的還有物理所郭建剛研究員、周興江研究員、張慶華副研究員、李昕彤副研究員以及人民大學雷和暢教授等。
編輯:Chocobo
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